Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
2017
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính
Ths Hồ Đình Khả
Mail: [email protected]
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Lích sử phát triển và hoạt động của máy tính
• Cấu trúc liên kết
• Biểu diễn thông tin
• Cấu trúc và chức năng của CPU
• Bộ nhớ
• Hệ thống xuất/nhập
• Mạch Logic (thêm)
2
Nội Dung
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
➢ William Stallings – Computer Organization and Atchitecture
➢ Slide bài giảng STU
3
Tài liệu tham khảo
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Đánh giá
– Giưa kỳ: 30%
– Cuối kỳ: 70%
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
1 2
3 4
2
2017
Chương 1 Tổng Quan
Ths Hồ Đình Khả
Mail: [email protected]
NỘI DUNG CHÍNH
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
VD và/hay BT
Cơ sở dữ liệu (2014) 6
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
7Giới thiệu tổng quan
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
➢ Máy tính (Computer) là máy xử lý dữ liệu, hoạt động một
cách tự động dưới sự điều khiển của một danh sách các lệnh
(gọi là chương trình) được lưu trữ trong bộ nhớ chính của nó.
➢ Một hệ thống máy tính (Computer System) bao gồm một
máy tính và các thiết bị ngoại vi.
➢ Thiết bị ngoại vi (Peripherals) bao gồm các thiết bị nhập,
thiết bị xuất và bộ nhớ thứ cấp
Giới thiệu tổng quan 8
Các khái niệm và công nghệ
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
5 6
7 8
3
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Kiến trúc là những thuộc tính hữu hình
tới người lập trình hoặc thuộc tính này
ảnh hưởng trực tiếp sự thực thi của
chương trình về mặt logic
– Tập lệnh, số bit miêu tả dữ liệu, cơ
chế xuất / nhập, kỹ thuật địa chỉ
hóa.Vd Có lệnh nhân không?
• Tổ chức là các đơn vị điều hành và sự
nối kết của chúng dựa trên một kiến
trúc cụ thể.
– Tín hiệu điều khiển, giao diện, công
nghệ bộ nhớ. Vd Có một phần cứng
đảm trách nhiện vụ nhân hay là
thực hiện quá trình cộng liên tiếp?
Giới thiệu tổng quan 9
Các khái niệm và công nghệ
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tất cả họ Intel x86 đều có kiến trúc cơ bản giống
nhau.
• IBM System/370 đều có kiến trúc cơ bản giống
nhau.
• Mã lệnh tương thích.
– Chí ít tương thích lùi->Tại sao???
• Tổ chức thì khác biệt giữa các phiên bản.
• Một kiến trúc có nhiều tổ chức.
• Kiến trúc tồn tại lâu hơn, tổ chức thay đổi theo
công nghệ
Giới thiệu tổng quan 1
1
Các khái niệm và công nghệ
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tại sao phải học môn TC&CTMT?
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
9 10
11 12
4
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Để trở thành chuyên nghiệp trong lĩnh vực máy tính ngày
nay. Bạn không nên xem máy tính như một hộp đen (black
box) thực hiện các chương trình bằng ma thuật.
• Bạn nên hiểu các thành phần chức năng của một hệ thống
máy tính. Đặc tính hiệu suất và sự tương tác của chúng.
• Bạn cần hiểu rõ KTMT để có thể xây dựng các chương trình
chạy hiệu quả trên máy tính.
• Khi chọn lựa để dùng một hệ thống, bạn phải có khả năng
hiểu được ưu và nhược điểm của các thành phần khác nhau.
Ví dụ tốc độ xung nhịp CPU so với kích thước bộ nhớ
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Nhận biết bản chất phân cấp của các hệ thống phức tạp nhất
– Hệ thống phân cấp là tập hợp các hệ thống con có quan hệ với
nhau. Sao cho mỗi hệ thống con này lại có tính phân cấp về cấu trúc
như vậy, cho đến khi chúng ta đạt đến hệ thống con nguyên tử thấp
nhất.
• Cấu trúc là cách mà các thành phần quan hệ với các thành
phần khác
• Chức năng là thao tác của các thành phần riêng lẽ như một
phần của cấu t
• Theo cách mô tả, có 2 cách tiếp cận
– Bottom-up
– Top-down
Giới thiệu tổng quan 1
4
Cấu trúc và chức năng
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Xử lý dữ liệu (data processing)
• Lưu trữ dữ liệu (data storage)
• Dịch chuyển dữ liệu (data movement)
• Điều khiển (control)
Giới thiệu tổng quan 15
Chức năng
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Storage
Facility
Data
Processing
Facility
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Giới thiệu tổng quan 16
Tác vụ
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
13 14
15 16
5
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Sơ đồ phân cấp 17
Cấu trúc
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
COMPUTER
Main
Memory
Input
Output
Systems
Interconnection
Peripherals
Communication lines
Central
Processing
Unit
Computer
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Sơ đồ phân cấp 18
Cấu trúc- Bộ Xử Lí (CPU)
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Computer Arithmetic
and
Logic Unit
Control
Unit
Internal CPU
Interconnection
Registers
CPU
I/O
Memory
System
Bus
CPU
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Sơ đồ phân cấp 19
Cấu trúc–Đơn vị điều khiển
(Control Unit)
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
19
CPU
Control
Memory
Control Unit
Registers and
Decoders
Sequencing
LogicControl
Unit
ALU
Registers
Internal
Bus
Control Unit
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
➢ Ngôn ngữ tự nhiên (natural language):
▪ Do con người sử dụng. Lệ thuộc ngữ cảnh, không có tính chính xác và nhất quán cần
thiết cho máy tính.
▪ Không sử dụng được cho máy tính
➢ Ngôn ngữ máy (machine language)
▪ Là các ký hiệu nhị phân (0 và 1) mà các linh kiện điện tử trong máy tính hiểu và xử
lý được.
▪ Rất khó khăn khi con người sử dụng trực tiếp.
➢ Ngôn ngữ ký hiệu ( Symbolic language/ Assembly languge dạng ký
hiệu/ gợi nhớ của tập lệnh CPU.
➢ Ngôn ngữ lập trình (Programming language)
▪ Là trung gian giữa ngôn ngữ tự nhiên và ngôn ngữ máy.
Giới thiệu tổng quan 20
Ngôn ngữ lập trình
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
17 18
19 20
6
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Ngôn ngữ lập trình
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
➢ Hệ điều hành là chương trình quản lý các tài nguyên của
máy tính hỗ trợ tốt nhất cho việc thực thi của các chương
trình khác nhau trên máy tính
➢ Các chương trình cung cấp dịch vụ chung cho các chương
trình khác được gọi là phần mềm hệ thống (system
software)
➢Hệ điều hành, chương trình dịch, các driver phần cứng.
➢ Phần mêm ứng dụng( applications software) là các phần
mềm cung cấp dịch vụ cho các người sử dụng máy tính (
Users)
➢Word, excel, photoshop,…
Giới thiệu tổng quan 23
Phần mềm
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Personal computer (PC)
Phân loại máy tính 2
4
Máy tính
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
21 22
23 24
7
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Vector supercomputer
Phân loại máy tính 2
5
Máy tính
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Symmetric multiprocessor
Phân loại máy tính 2
6
Máy tính
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Paralled computer
Phân loại máy tính 2
7
Máy tính
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Sơ đồ phân cấp 28
7 lớp chức năng
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
28
• Mức transistor và dây nối:
– Là mức thấp nhất của kiến
trúc chức năng của máy
• Mức mạch logic số
• Mức kiến trúc vi mô
• Mức kiến trúc tập lệnh
• Hệ điều hành
• Hợp ngữ
• Mức ngôn ngữ cấp cao
25 26
27 28
8
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Bài tập
29Bài tập
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
2017
Chương 2 Sư Phát Triển Và Hiệu Xuất
Ths Hồ Đình Khả
Mail: [email protected]
NỘI DUNG CHÍNH
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
VD và/hay BT
3
1
MÔ HÌNH MÁY TÍNH
3
2
Mô hình máy tính
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
29 30
31 32
9
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Các máy tính điện tử số thường có 2 loại kiến trúc:
– Von- newmann
– Harvard
Mô hình máy tính 3
3
Mô hình máy tính
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
SƯ PHAT TRIÊN VA
HIỆU XUÂT
3
4
Lịch sử phát triển
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Phát triển nhằm vào:
– Phát triển tốc độ CPU
– Giảm kích thước thành phần
– Tăng kích thước bộ nhớ
– Tăng tốc độ I/O
• Tốc độ phát triển?
• Cân bằng hiệu xuất các thành phần?
Lịch sử phát triển 3
5
Sư Phát Triển Và Hiệu Xuất
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Thiết kế bởi Mauchly và Echert Đại Học
Pennsylvania
• Được xem là máy tính điện tử đầu tiên
• » BIG!– 18,000 ống điện tử (tubes)
– 70,000 điện trở (resistors)
– 10,000 Tụ (capacitors)
– 6,000 công tắc (switches)
– 9 x 15 m
– 140 kW
• Sử dụng hệ thập phân
• Chương trình điều khiển bằng công tắc.
• Lịch sử phát triển 3
6
ENIAC
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
33 34
35 36
10
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Mô hình Von Neumann
• Phát triển khái niêm lưu trữ chương trình trong bộ
nhớ
• Kiến trúc này được biết như là mô hình “von
Neumann” và được xem là nền tảng cho các máy
tính số tốc độ cao ngày nay .
• Mộ số nét đặc trưng .
– Dữ liệu và Lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ đọc ghi
– Phương pháp điều khiển được lập trình chính xác mà
không cần có thay đổi nào trong phần cứng
Lịch sử phát triển 3
8
IAS (Institute for Advanced Studies)
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Lịch sử phát triển 4
0
Mô Hình Von Neumann
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
37 38
39 40
11
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• 1000 x 40 bit words
– Số nhị phân
– 2 x 20 bit Lệnh
• Tập thanh ghi (Trong CPU)
– Memory Buffer Register (MBR)
– Memory Address Register (MAR)
– Instruction Register (IR)
– Instruction Buffer Register (IBR)
– Program Counter (PC)
– Accumulator (ACC)
Lịch sử phát triển 4
1
IAS
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Lịch sử phát triển 4
2
Cấu trúc IAS
42
Main
Memory
Arithmetic and Logic Unit
Program Control Unit
Input
Output
Equipment
MBR
Arithmetic & Logic Circuits
MQAccumulator
MAR
Control
Circuits
IBR
IR
PC
Address
Instructions
& Data
Central Processing Unit
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
❖ Söï bieán ñoåi coâng ngheä.
❖ Transistors
❖ Ngoân ngöõ caáp cao
❖ Xöû lí daáu chaám ñoäng
Lịch sử phát triển 4
3
Theá heä 2 (1958 - 1964)
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
❖Maïch tích hôïp (IC :integrated circuit)
❖ Boä nhôù baùn daãn ( Semiconductor memory)
❖Microprogramming,pipeling, cache
❖Multiprogramming and time-shading OS
❖ IBM 360/370, CDC 6600/7600, TI ASC, PDP-8
Lịch sử phát triển 4
4
Theá heä 3 (1964 - 1974)
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
41 42
43 44
12
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
❖ Coâng ngheä VLSI (Very Large Scale Integration)
❖ Boä nhôù baùn daãn (semiconductor memories.)
❖ Single board computers
❖ Xöû lí song song : multiprocessors, vector,
supercomputers, multicomputers
❖ Heä ñieàu haønh ña xöû lí (Multiprocessors OS):Ngoân
ngöõ ,Trình bieân dòch vaø moâi tröôøng
❖ VAX 9000, Cray X-MP, IBM 3090, BBN TC2000.
Lịch sử phát triển 4
5
Theá heä 4 (1974 -1990)
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
❖ Coâng ngheä maät ñoä vaø toác ñoä cao.
❖ Coâng ngheä sieâu luoàng
❖Maïng truyeàn thoâng,Trí tueä nhaân taïo
Lịch sử phát triển 4
7
Theá heä 5(1991 - Nay)
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Ông điện tư - 1946-1957
Transistor - 1958-1964
• Ti lệ tich hơp nho - 1965 on
– 100 thiêt bi trên 1 chip• Ti lệ tich hơp trung binh - 1971
– 100-3,000 thiêt bi trên 1 chip• Ti lệ tich hơp lơn - 1971-1977
– 3,000 - 100,000 thiêt bi trên 1 chip• Ti lệ tich hơp rât lơn - 1978
– 100,000 - 100,000,000 thiêt bi trên 1 chip• Ti lệ tich hơp cưc lơn
– Trên 100,000,000 thiêt bi trên 1 chip
Lịch sử phát triển 4
8
Tổng kêt
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
45 46
47 48
13
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tăng mât đô cac thành phân trên chip.
• Sô transistors trên chip gâp đôi môi năm.
• Vào 1970 sư phat triên co phân châm.
– Gâp đôi môi 18 thang
• Gia chip giư nguyên không đôi.
• Mât đô đong goi cao hơn co nghia là khoang cach
đường truyên ngăn hơn dân tơi hiệu xuât cao
hơn.
• Kich thươc nho dân tơi tinh mêm deo hơn
• Yêu câu giam bơt năng lương và làm mat
• Sư nôi kêt môt vài tinh năng làm tăng đô tin cây.
Lịch sử phát triển 4
9
Luật Moore
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Lịch sử phát triển 5
0
Sơ Đồ Sô Transistor Trong CPU Theo Năm
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
❖ 1964
❖Minicomputer đâu tiên.
❖ Không cân điêu kiện làm mat.
❖ $16,000
❖ Cac ưng dung nhung & OEM
❖ Câu truc Bus
Lịch sử phát triển 5
1
DEC PDP-8
OMNIBUS
Console
Controller
CPU Main Memory I/O
Module
I/O
Module
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
1971 - 4004
– Microprocessor đâu tiên.
– Tât ca thành phân CPU trên môt chip đơn.
– 4 bit
1972 by 8008
– 8 bit
– Ca 2 đươc thiêt kê cho cac ưng dung đăc biệt.
1974 - 8080
– Microprocessor co nhiêu công dung tông quat
đâu tiên cua Intel
Lịch sử phát triển 5
2
Intel
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
49 50
51 52
14
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
❖ Pipelining
❖ On board cache
❖ On board L1 & L2 cache
❖ Branch prediction
❖ Data flow analysis
❖ Speculative execution
Lịch sử phát triển 5
3
Speed up
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tôc đô CPU càng tăng
• Dung lương bô nhơ càng tăng.
• Tôc đô bô nhơ luôn châm hơn nhiêu so vơi CPU
Lịch sử phát triển 5
4
Không tương xứng
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Lịch sử phát triển 5
5
Net đăc trưng DRAM và Processor
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Lịch sử phát triển 5
6
Khuynh hướng sử dụng DRAM
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
53 54
55 56
15
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tăng sô bit truyên tai môt thời điêm->Mở rông Bus DATA
• Thay đôi cach giao tiêp đê hiệu qua hơn
– Cache,Buffer
• Giam tân xuât truy xuât bô nhơ.
– Sư dung cache phưc hơp và cache on chip
• Tăng băng thông giưa CPU và bô nhơ.
– Tôc đô BUS cao hơn
– Phân câp BUS
Lịch sử phát triển 5
7
Hướng giải quyêt.
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Các siêu máy tính (Super Computer): là các máy
tính đắt tiền nhất và tính năng kỹ thuật cao nhất.
Giá bán một siêu máy tính từ vài triệu USD. Các
siêu máy tính thường là các máy tính vectơ hay
các máy tính dùng kỹ thuật vô hướng và được thiết
kế để tính toán khoa học, mô phỏng các hiện
tượng. Các siêu máy tính được thiết kế với kỹ thuật
xử lý song song với rất nhiều bộ xử lý (hàng ngàn
đến hàng trăm ngàn bộ xử lý trong một siêu máy
tính).
Phân loại máy tính 5
8
Phân Loại Máy tính
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Các máy tính lớn (Mainframe) là loại máy tính đa
dụng. Nó có thể dùng cho các ứng dụng quản lý
cũng như các tính toán khoa học. Dùng kỹ thuật
xử lý song song và có hệ thống vào ra mạnh. Giá
một máy tính lớn có thể từ vài trăm ngàn USD đến
hàng triệu USD.
• Máy tính mini (Minicomputer) là loại máy cở trung,
giá một máy tính mini có thể từ vài chục USD đến
vài trăm ngàn USD.
• Máy vi tính (Microcomputer) là loại máy tính dùng
bộ vi xử lý, giá một máy vi tính có thể từ vài trăm
USD đến vài ngàn USD.
Phân loại máy tính 5
9
Phân Loại Máy tính
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Bài tập
60Bài tập
Mô hình máy tính
Lịch sử phát triển
Phân loại máy tính
Ví dụ và/hoặc Bài tập
57 58
59 60
16
2017
Chương 3 Thông tin và mã hóa thông tin
Ths Hồ Đình Khả
Mail: [email protected]
NỘI DUNG CHÍNH
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng logic
Bài tập
Cơ sở dữ liệu (2014) 6
2
HỆ ĐẾM
6
3
Hệ đêm
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Thông tin: là nội dung chứa đựng bên
trong một sự kiện
• Tín hiệu: mô tả các biểu hiện vật lý
của tin tức
– Tín hiệu tương tự: liên tục cả về biên độ
và thời gian
– Tín hiệu số: gián đoạn cả về biên độ và
thời gian
Hệ đêm 6
4
Khái niệm
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
61 62
63 64
17
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
1. Khái niệm về thông tin gắn liền với sự hiểu biết một trạng
thái cho sẵn trong nhiều trạng thái có thể có vào một thời
điểm cho trước.
Hệ đêm 6
5
Hệ đêm
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Công thức lượng thông tin: I = Log 2(N)
– I: là lượng thông tin tính bằng bit
– N: là số trạng thái có thể có
• VD: I = Log2(8) = 3 bit
• ->Lượng thông tin là số con số nhị phân cần thiết để
biểu diễn số trạng thái có thể có
Hệ đêm 6
6
Lượng thông tin
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
BIỂU DIỄN SỐ
6
7
Biể diễn sô
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Dạng tổng quát để biểu diễn giá trị của một số:
– Vk: Số cần biểu diễn giá trị
– m: số thứ tự của chữ số phần lẻ (-1 đến -m)
– n-1: số thứ tự của chữ số phần nguyên (0 đến n-1)
– bi: giá trị của chữ số thứ i
– k: hệ số (k=10: hệ thập phân; k=2: hệ nhị phân;...).
Biểu diễn sô 6
8
Biểu diễn các sô
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
65 66
67 68
18
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Biểu diễn sô 6
9
Hệ thông sô
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Chuyển đổi hệ thống số
Tổ Chức và Cấu Trúc Máy Tính - Chương 1. Tổng quan
Thập phân Nhị phân
Bát phân
Thập lục
phân
Tính nhẩm
QT 1,2,3
QT 4
QT 5
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Cách biểu diễn bằng trị tuyệt đối và dấu
– Trong cách này, bit dn-1 là bit dấu và các bit
từ d0 tới dn-2 cho giá trị tuyệt đối
• Ví dụ: +2510 = 000110012 ; -2510 = 100110012
– Một Byte (8 bit) có thể biểu diễn các số có
dấu từ -127 tới +127.
– Có hai cách biểu diễn số không là 0000
0000 (+0) và 1000 0000 (-0)
Biểu diễn sô 71
Biểu diễn sô nguyên có dấu
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Cách biểu diễn bằng số bù 1
– Số âm -N được có bằng cách thay các số nhị phân
di của số đương N bằng số bù của nó (đảo bít)
• Ví dụ: +2510= 000110012 ; -2510 = 111001102
– Một Byte cho phép biểu diễn tất cả các số có dấu
từ -127 (1000 00002) đến 127 (0111 11112)
– Có hai cách biểu diễn cho 0 là 0000 0000 (+0) và
1111 1111 (-0).
Biểu diễn sô 72
Biểu diễn sô nguyên có dấu
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
69 70
71 72
19
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Cách biểu diễn bằng số bù 2
– Để có số bù 2 của một số nào đó, người ta
lấy số bù 1 rồi cộng thêm 1.
• Ví dụ: +2510 = 000110012 ; -2510 = 111001112
– Dùng 1 Byte (8 bit) để biểu diễn một số có
dấu lớn nhất là +127 và số nhỏ nhất là –
128.
– Chỉ có một giá trị 0: +0 = 000000002,
-0 = 000000002
Biểu diễn sô 73
Biểu diễn sô nguyên có dấu
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Cách biểu diễn bằng số thừa K
– Trong cách này, số dương của một số N có được
bằng cách “cộng thêm vào” số thừa K được chọn
sao cho tổng của K và một số âm bất kỳ luôn luôn
dương. Số âm -N của số N có được bằng cáck lấy
K-N (hay lấy bù hai của số vừa xác định).
• VD: +2510 = 100110012 ; -2510 = 011001112
– Dùng 1 Byte (8 bit) để biểu diễn một số có dấu lớn
nhất là +127 và số nhỏ nhất là –128.
– Chỉ có một giá trị 0: +0 = 100000002, -0 =
100000002
Biểu diễn sô 7
4
Biểu diễn sô nguyên có dấu
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
– Ví dụ: Số 25410 có thể biểu diễn dưới các dạng sau:
254 * 100; 25.4 * 101; 2.54 * 102; 0.254 * 103; 0.0254 * 104; …
– Số (0.00011)2 (tương đương với số 0.0937510) có thể biểu
diễn dưới các dạng :
0.00011; 0.00011 * 20 ; 0.0011 * 2-1; 0.011 * 2-2; 0.11 * 2-3; 1.1 *
2-4
• ->Các cách biểu diễn này gây khó khăn trong một số phép so
sánh các số. Để dễ dàng trong các phép tính, các số được
chuẩn hoá về một dạng biểu diễn:
– ± 1. fff...f x 2± E
– Trong đó: f là phần lẻ; E là phần mũ
Biểu diễn sô 75
Biểu diễn sô với dấu chấm động
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Ví dụ các bước biến đổi số thập phân -12.62510 sang số chấm
động chuẩn IEEE 754 chính xác đơn (32 bit:1,8,23):
– Bước 1: Đổi số -12.62510 sang nhị phân: -12.62510 = -
1100.1012
– Bước 2: Chuẩn hoá: -1100.1012 = -1.1001012x 23 (Số
1.1001012 dạng 1.f)
– Bước 3: Điền các bit vào các trường theo chuẩn:
– Số âm: bit dấu S có giá trị 1. Phần mũ E với số thừa K=127,
ta có: E-127=3 ⇒ E = 3 + 127 = 130 (1000 00102).
Biểu diễn sô 76
Biểu diễn sô với dấu chấm động
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
73 74
75 76
20
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
1. Tuỳ theo các hệ thống khác nhau, có thể sử dụng các bảng
mã khác nhau: ASCII, EBCDIC, UNICODE,....Các hệ thống
trước đây thường dùng bảng mã ASCII (American Standard
Codes for Information Interchange) để biểu diễn các chữ, số
và trong một Byte. Hiện nay, một trong các bảng mã thông
dụng được dùng là Unicode, trong bảng mã này, mỗi ký tự
được mã hoá bởi 2 Byte.
Biểu diễn sô 77
Biểu diễn các ký tư
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
CỔNG LOGIC
7
8
Cổng Logic
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Cổng logic 79
Mạch logic cơ bản
Hàm logic Phần tử logic Bảng chân trị
NOT?
AND?
OR ?
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Cổng logic 80
Biểu diễn hàm logic bằng sơ đồ
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
77 78
79 80
21
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Bài tập• . Dựa vào tiêu chuẩn nào người ta phân chia máy tính thành các
thế hệ?
• 2. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ nhất?
• 3. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ hai?
• 4. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ ba?
• 5. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ tư?
• 6. Khuynh hướng phát triển của máy tính điện tử ngày nay là gì?
• 7. Việc phân loại máy tính dựa vào tiêu chuẩn nào?
• 8. Khái niệm thông tin trong máy tính được hiểu như thế nào?
• 9. Lượng thông tin là gì ?
• 10. Sự hiểu biết về một trạng thái trong 4096 trạng thái có thể có
ứng với lượng thông tin là bao nhiêu?
• 11. Điểm chung nhất trong các cách biểu diễn một số nguyên n bit
có dấu là gì?
81Bài tập
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Bài tập• 12. Số nhị phân 8 bit (11001100)2, số này tương ứng với số nguyên
thập phân có dấu là bao nhiêu nếu số đang được biểu diễn trong
cách biểu diễn:
– a. Dấu và trị tuyệt đối.
– b. Số bù 1.
– c. Số bù 2.
• 13 Đổi các số sau đây:
– a. (011011)2 ra số thập phân.
– b. (-2005)10 ra số nhị phân 16 bits.
– c. (55.875)10 ra số nhị phân.
• 14. Biểu diễn số thực (31.75)10 dưới dạng số có dấu chấm động
chính xác đơn 32 bit
82Bài tập
Hệ đếm
Biểu diễn số
Biểu diễn kí tự
Cổng Logic
Bài tập
2017
Chương 4 Liên kết hệ thống
Ths Hồ Đình Khả
Mail: [email protected]
NỘI DUNG CHÍNH
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
VD và/hay BT
8
4
81 82
83 84
22
CHU KÌ LỆNH
8
6
Giới thiệu tổng quan
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
– Các thành phần nối kết trật tự để trau
đổi dữ liệu và điều khiển tín hiệu.
• Chia sẽ BUS
• Phân tầng BUS.
– Thiết kế BUS
• Phân xử
• Định thời
• Độ rộng BUS
Chu kì lệnh 8
7
Mục tiêu
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Cac hệ thông găn cưng thi không thê thay đôi đươc
• Phân cưng đa năng co thê làm đươc cac tac vu khac nhau,
dưa vào việc kiêm tra cac tin hiệu điêu khiên.
• Thay vi thiêt lâp lai đường dân , cung câp môt tâp cac tin
hiệu điêu khiên mơi.
Chu kì lệnh 8
8
Khái niệm Program
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
85 86
87 88
23
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tuân tư cac bươc.
• Ưng vơi môi bươc , môt tac vu tinh toan hay luân li đươc
làm.
• Ưng vơi môt tac vu, môt tâp cac tin hiệu điêu khiên cân đên.
Chu kì lệnh 8
9
Khái niệm Program
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Môi tac vu co môt ma đơn đươc cung
câp.
– VD:. ADD, MOVE
• Môt phân đoan phân cưng châp nhân
ma và phat ra cac tin hiệu điêu khiên.
• Chung ta co môt may tinh!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Chu kì lệnh 9
0
Chức Năng Cua Control Unit
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Control Unit + Arithmetic + Logic Unit
= Central Processing Unit (CPU)
• Dư liệu và Lệnh (Data và instruction)
cân đưa vào hệ thông và đưa kêt qua
ra.
– Nhâp/Xuât (I/O:Input/output)
• Lưu trư tam ma và kêt qua
– Bô nhơ chinh (Main memory)
Chu kì lệnh 9
1
Các Thành Phần
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Chu kì lệnh 9
2
Các thành phần máy tính :
(Top Level )
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
89 90
91 92
24
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Hai bươc:
– Tim nap (Fetch)
– Thi hành (Execute)
Chu kì lệnh 9
3
Chu kì lệnh
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• PC (Program Counter) lưu trư đia chi lệnh nap kê tiêp.
• Vi xư li tim nap lệnh tư vi tri bô nhơ chi bởi PC.
• Tăng PC
• Lệnh đa đươc nap vào IR (Instruction Register)
• Vi xư li dich lệnh và thưc hiện yêu câu.
Chu kì lệnh 9
4
Chu trình tìm nạp
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Processor-memory
– Dư liệu truyên giưa CPU và main memory
• Processor I/O
– Dư liệu truyên giưa CPU và đơn vi I/O
• Data processing
– Môt vài tac vu toan hoc hoăc logic trên dư liệu
• Control
– Sư thay đôi trinh tư cua cac tac vu
– Vd: Nhay
• Sư phôi hơp ở trên
Chu kì lệnh 9
5
Chu trình thi hành
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Thanh ghi tích lũy AC
• Chiều dài lệnh và dữ liệu: 16bit
• Tổ chức bộ nhớ: 16 bit
• Định dạng lệnh:
Chu kì lệnh 9
6
Ví dụ
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Opcode (4bit) 12bit=4096 byte bộ nhớ
93 94
95 96
25
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Chu kì lệnh 9
7
Ví dụ
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Chu kì lệnh 9
8
Chu kì lệnh -
Sơ đồ trạng thái.
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
NGẮT QUẢNG
9
9
Ngắt quảng
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Program
– VD: tràn bô nhơ, Chia cho không.
• Timer
– Sư dung quyên ưu tiên trong multi-tasking
• I/O
– Tư điêu khiên I/O
• Lôi Hardware
– Vd : Lôi memory parity
Ngắt quảng 1
0
Ngắt quảng
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
97 98
99 100
26
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Ngoại vi đòi hỏi nhập hoặc xuất số liệu. �
• Người lập trình muốn dùng dịch vụ của hệ điều hành.
• Cho một chương trình chạy từng lệnh.
• Làm điểm dừng của một chương trình. �
• Báo tràn số liệu trong tính toán số học. �
• Trang bộ nhớ thực sự không có trong bộ nhớ. �
• Báo vi phạm vùng cấm của bộ nhớ. �
• Báo dùng một lệnh không có trong tập lệnh.
• Báo phần cứng máy tính bị hư.
• Báo điện bị cắt.
Ngắt quảng 10
1
Ngắt quảng
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Ngắt quảng 10
2
Program Flow Control
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Nêu co ngăt quang:
– Tam ngưng thưc thi chương trinh hiện tai.
– Lưu ngư canh.
– Đăt PC tơi đia chi băt đâu cua thu tuc xư li
ngăt quang.
– Xư li ngăt quang.
– Phuc hôi ngư canh và tiêp tuc thưc thi
chương trinh
Ngắt quảng 10
3
Chu Kì Ngắt Quảng
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Ngắt quảng 10
4
Chu Kì Ngắt Quảng
Sơ đồ trạng thái
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
101 102
103 104
27
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Vô hiệu hoa ngăt quang.
– CPU lờ cac ngăt quang xa hơn nưa trong khi xư li môt ngăt
quang.
– Nhưng ngăt quang còn lai chưa giai quyêt đươc kiêm tra
sau khi ngăt quang đâu đa đươc xư li.
– Cac ngăt quang đươc xư li theo trinh tư như chung đươc
tim thây.
• Đinh nghia quyên ưu tiên.
– Cac ngăt quang co ưu tiên thâp co thê bi ngăt bởi ngăt
quang co quyên ưu tiên cao hơn
– Khi ngăt quang co quyên ưu tiên cao hơn đa đươc xư li,
CPU tra vê ngăt quang trươc đo.
Ngắt quảng 10
5
Đa ngắt quảng.
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
printer(2); comminication(5); Disk(4)
Ngắt quảng 10
6
Ví dụ Đa ngắt quảng.
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
NỐI KẾT
10
7
Nôi kêt
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Tât ca cac thành phân phai đươc nôi
kêt
• Cac đơn vi nôi kêt
– Memory
– Input/Output
– CPU
Nôi kêt 10
8
Nôi Kêt
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
105 106
107 108
28
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt 10
9
Sư Nôi Kêt Bộ Nhớ
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
• Nhân và gởi dư liệu
• Nhân đia chi.
• Nhân cac tin hiệu điêu
khiên
– Đoc
– Ghi
– Thời gian
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt 11
0
Sư nôi kêt I/O
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
• Xuất
– Nhân dư liệu tư may tinh
– Gởi dư liệu tơi ngoai vi
• Nhập
– Nhân dư liệu tư ngoai vi
– Gởi dư liệu tơi may tinh
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt 11
1
Nôi kêt CPU
Chu kì lệnh
Ngắt quảng
Nối kết
Ví dụ và/hoặc Bài tập
• Đoc lệnh và dữ liệu.
• Ghi dữ liệu (sau khi xử lí)
• Gởi tín hiệu điều khiển tới các
đơn vị khác
• Nhận (và tác động) các ngắt
quảng.
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Bài tập
112Bài tập
Giới thiệu tổng quan
Phân loại máy tính
Sơ đồ phân cấp
Ví dụ và/hoặc Bài tập
109 110
111 112
29
CẤU TRÚC BUS TRONG MÁY TÍNH
Nội dung
A. Vi mạch điều khiển (Chipset)
B. Cấu trúc bus trong máy tính
C. Các chipset và bus hiện đại
A. Vi mạch điều khiển (Chipset)
1. Đăc điêm và nhiệm vu
2. Cấu trúc của chipset
1. Đặc điểm và nhiệm vụ
• Là nơi trung chuyển để các thành phần trong máy tính trao đổi thông tin với nhau
• Điều khiển bộ nhớ, bus, nhập xuất
• Quyết định tốc độ xung: • Hệ thống
• Bộ nhớ
• Bộ xử lý
113 114
115 116
30
2. Cấu trúc của chipseta. Chip cầu bắc (Northbridge)
b. Chip cầu nam (Southbridge)
a. Chip cầu bắc (Northbridge)Còn gọi là Memory Controller Hub (MCH)
• Điều khiển luồng dữ liệu giữa CPU, RAM và card màn hình (AGP hoặc PCI Express X16)
• Quyết định sô lương, tôc đô và loai CPU
• Quyết định dung lương, tôc đô và loai RAM co thê đươc sư dung
• Tích hợp card màn hình
b. Chip cầu nam (Southbridge)Còn gọi là I/O Controller Hub (ICH)
• Nối với Chip cầu bắc thông qua PCI bus
• Kết nối với các thiết bị có tốc độ chậm hơn thông qua cổng giao tiếp PCI, USB, IDE, …
• Trong cac thê hệ trươc, nhiệm vu cua chipset câu nam là kha nhẹ nhàng nên không cân trang bi tâm tan nhiệt
• Tích hợp card âm thanh, modem, card mạng
B. Cấu trúc bus trong máy tính
1. Đặc điểm và nhiệm vụ
2. Các thành phần của bus
3. Các loại bus
117 118
119 120
31
1. Đặc điểm và nhiệm vụ• Bus là tập hợp các đường kết nối dùng để
vận chuyển thông tin giữa các thành phần của máy tính với nhau
• Độ rộng bus là số đường dây của bus có thể truyền các bit thông tin đồng thời
2. Các thành phần của bus
a. Bus địa chỉ
b. Bus dữ liệu
c. Bus điều khiển
a. Bus địa chỉ
• Vận chuyển địa chỉ để xác định ngăn nhớ hay cổng nhập xuất
• Độ rộng bus địa chỉ xác định dung lượng bộ nhớ cực đại của hệ thống
• Ví dụ: Bộ xử lý Intel Pentium có bus địa chỉ 32 bit → không gian địa chỉ là 232 byte = 4 GB
b. Bus dữ liệu
• Vận chuyển dữ liệu • Từ bộ nhớ đến bộ xử lý• Từ bộ xử lý đến các thiết bị khác
• Độ rộng bus dữ liệu: xác định số bit dữ liệu có thể được trao đổi đồng thời
• Ví dụ: Các bộ xử lý Pentium có bus dữ liệu là 64 bit
121 122
123 124
32
c. Bus điều khiển
• Vận chuyển các tín hiệu điều khiển
• Các loại tín hiệu điều khiển:• Tín hiệu điều khiển đọc ghi (bộ nhớ, cổng nhập xuất)• Tín hiệu điều khiển ngắt• Tín hiệu điều khiển bus
3. Các loại busa. Internal bus
b. External bus
a. Internal bus
Kết nối các thành phần bên trong vi xử lý:
• Đơn vị điều khiển (CU)
• Đơn vị số học và logic (ALU)
• Các thanh ghi (Registers)
b. External bus
• System bus
• AGP bus
• ISA bus
• PCI bus
125 126
127 128
33
System bus
• FSB (Front side bus): nối bộ xử lý với bộ nhớ chính
• BSB (Back side bus): chuyền tải dữ liệu giữa bộ xử lý với bộ nhớ đệm thứ cấp (Cache L2, L3)
AGP bus (Accelerated Graphics Port)
• Nối ghép card màn hình
• Thiết kế ở dạng 32 bit, sử dụng tần số thấp nhất là 66 MHz
• Băng thông• AGP 1X: 266 MBps
• AGP 2X: 533 MBps
• AGP 4X: 1066 MBps
• AGP 8X: 2133 MBps
ISA bus (Industry Standard Architecture)
• Đầu tiên được thiết kế ở dạng 8 bit, sử dụng tần số 4.77MHz
• Sau đươc nâng lên 16bit và đat đươc tân sô bus 8MHz
• Tôc đô truyên dư liệu lý thuyêt là 16MBps
• Tôc đô thưc tê bi giam môt nưa do cân dành môt đường bus cho đia chi và môt đường bus khac cho dư liệu 16bit
• Sử dụng phổ biến trên các máy Pentium II, Pentium III
• Hiện nay Bus ISA đa bi thay thê hoàn toàn
PCI bus (Peripheral Component Interconnect)
• Đang được sử dụng rộng rãi để kết nối với thiết bị ngoại vi
• Thiết kế ban đầu• Truyền dữ liệu 32 bit
• Tần số 33 MHz → Băng thông 132MBps
• Từ phiên bản PCI 2.1• Truyền dữ liệu 64 bit
• Tần số 66MHZ→ Băng thông 533MBps
129 130
131 132
34
• PCI-X (PCI eXtended)• Được thế kế để dùng cho server
• Truyền dữ liệu 64 bit
• PCI-X 1.0: tần số 133MHz → băng thông 1066MBps
• PCI-X 2.0• Tần số 266MHz → băng thông 2133 MBps
• Tần số 533MHz → băng thông 4266 MBps
C. Các chipset và bus hiện đại
I. PCIe bus (PCI Express x1)
II. PCIe x16 bus (PCI Express x16)
I. PCIe bus (PCI Express)
• Được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi thay thế cho PCI
• Cho phép truyền dữ liệu 2 chiều một lúc
• Tốc độ truyền dữ liệu 250 MBps mỗi chiều
• Băng thông • PCIe x1: 500 MBps
• PCIe x2: 1 GBps
II. PCIe x16 bus (PCI Express x16)• Nối ghép card màn hình thay thế cho AGP
• Băng thông tối đa 8GBps (mỗi chiều 4GBps)
133 134
135 136
35
2017
Chương 5 BUS
Ths Hồ Đình Khả
Mail: [email protected]
NỘI DUNG CHÍNH
Khái niệm
Nối kết BUS
VD và/hay BT
1
3
KHÁI NIỆM
1
3
Khái niệm
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Co nhiêu hệ thông nôi kêt cac thành
phân.
• Phô biên nhât là kiên truc đơn và đa
– VD. Control/Address/Data bus (PC)
– VD Unibus (DEC-PDP)
Khái niệm 1
4
BUS?
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
137 138
139 140
36
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Môt đường dây chung truyên thông
nôi kêt 2 hay nhiêu khôi vơi nhau.
• Thương dung broadcast
• Thường nhom lai
• Không chi ra đường nguôn
Khái niệm 1
4
BUS?
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Di chuyên dư liệu giưa cac khôi.
– Không co sư khac biệt giưa “data” và
“instruction” tai mưc này
• Đô rông là thông sô xac đinh hiệu
năng
– 8, 16, 32, 64,128 bit
Khái niệm 1
4
Data Bus
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Nhân diện nguôn và đich cua dư liệu trên data
bus.
– VD: CPU cân đoc môt lệnh (data) tư môt vi tri
bô nhơ.
• Chiêu rông xac đinh dung lương bô nhơ tôi đa.
– VD 8080 co 16 bit address bus = 64k không
gian đia chi
• Ngòai ra còn dung cho cac đia chi Port I/O
– 0xxxxxxx: bô nhơ xxxxxxx
– 1xxxxxxx: Thiêt bi I/O
Khái niệm 1
4
Address bus
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Truyên cac tin hiệu điêu khiên và
trang thai.
– Tin hiệu đoc/ghi bô nhơ
– Yêu câu ngăt.
– Tin hiệu Clock
• Tín hiệu điều khiển truyền
– Timing: Tín hiệu lực giá trị của thông tin
dữ liệu và địa chỉ
– Command: Cụ thể tác vụ thực hiện
Khái niệm 1
4
Control Bus
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
141 142
143 144
37
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Memory write
• Memory read
• I/O write
• I/O read
• Transfer ACK
• Bus request
• Bus Grant
• Interrupt request
• Clock
• Reset
Khái niệm 1
4
Đăc trưng các đường điều khiển
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
NỐI KẾT BUS
1
4
Nôi kêt BUS
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
4
Nôi Kêt Bus
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
– Cac đường song song trên bang mach.
– Dây cap
– Bô nôi trên bo mach chu
• VD. PCI
– Tâp cac đường dân
Nôi kêt BUS 1
4
Hình dáng?
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
145 146
147 148
38
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
4
Vật lí cua Kiên trúc BUS
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Nhiêu thiêt bi trên BUS chinh:
– Châm trê sư truyên
• Đường dân dư liệu dài co nghia là sư kêt
hơp cua bus sư dung co thê bât lơi vê hiệu
xuât
• Nêu gôp chung dư liệu truyên thi đên gân
dung lương Bus
• Hâu hêt cac hệ thông sư dung đa BUS đê khăc
phuc cac vân đê trên
Nôi kêt BUS 1
5
Các vấn đề với Bus đơn
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
5
ISA (Industrial Standard
Architecture)(with cache)
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
5
Bus Hiệu xuất cao
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
149 150
151 152
39
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Chuyên dụng
– Tách rời các đường data và address
• Đa công
– Chia sẽ
– Đường điều khiển dữ liệu hay địa chỉ hợp lệ
– Thuận lợi – Một vài đường
– Không thuận lợi
• Điều khiển phức tạp hơn
• Hiệu xuất sau cùng
Nôi kêt BUS 1
5
Các Dạng Bus
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
• Hơn một đơn vị điều khiển BUS
– VD. Điều khiển CPU và DMA
• Chỉ một đơn vị điều khiển BUS tại một thời điểm
• Phân xử nên tập trung hoặc phân bố
• Phân xư tâp trung
– Chỉ có một thiết bị điều khiển truy xuất BUS
• Bus Controller
• Phân quyền
– Nên là một phần của CPU hay tách rời
• Phân xư phân bô
– Mỗi đơn vị có quyền đòi hỏi BUS
– Điều khiển logic trên tất cả đơn vị
– Phân chia thiết bị: master slave
Nôi kêt BUS 1
5
Phân xử Bus
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
5
Định thời
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
• Sắp đặt các sự kiện trên BUS
• Đồng bộ (Synchronous)
– Xác định sự kiện bởi tín hiệu Clock
– Tất cả sự kiện bắt đầu tại lúc bắt đầu của chu kì clock
• VD PCI BUS
– Control Bus bao gồm một đường clock
– 1-0 Là một chu kì BUS
– Tất cả thiết bị có thể đọc đường clock
– Sử dụng đồng bộ gờ trước của cạnh
– Sử dụng một chu kì đơn cho một sự kiện
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
5
Sơ Đồ Đồng Bộ
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
153 154
155 156
40
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 15
7
Bất đồng bộ (Asynchronous )
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
▪ Sự xảy ra của một sự kiện đi theo sau và phụ
thuộc sự xảy ra của một sự kiện trước đó
▪ Mềm dẽo hơn đồng bộ nhưng phức tạp hơn.
▪ Cung cấp tầm rộng hơn tốc độ thiết bị.
▪ VD các BUS tương lai
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
5
Bất Đồng Bộ – Sơ Đồ Read
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 1
5
Bất Đồng Bộ – So Đồ Write
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nôi kêt BUS 16
0
Một sô loai BUS Thông dụng
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
▪ Bus ISA 16 bit, 8Mhz, 16Mhz
▪ Bus EISA 16/32 bit
▪ Bus PC card (PCMCIA) 16 bit
▪ Bus Cardbus (PCMCIA) 32 bit
▪ Bus VESA 32 bit
▪ Bus PCI 32/64 bit: 33,66Mhz
▪ Coång AGP 32 bit
▪ PCI EXPRESS
157 158
159 160
41
Trường ĐH Công Nghệ Sài Gòn
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Bài tập
161Bài tập
Khái niệm
Nối kết BUS
Ví dụ và/hoặc Bài tập
Chương 7 BỘ NHỚ MÁY TÍNH
162
Nội dung
163 164
CAC ĐĂC TRƯNG
❖ Chức năng: lưu trữ chương trình và dữ
liệu
❖ Các thao tác cơ bản với bộ nhớ:
❖ Đọc (Read)
❖ Ghi (Write)
❖ Các thành phần chính:
❖ Bộ nhớ trong (Internal Memory)
❖ Bộ nhớ ngoài (External Memory)
Vị Trí
Dung lượng
Đơn vị truyền
Phương thức truy xuất
Hiệu xuất
Dạng vật lí
Đặc trưng vật lí
Tô chức
161 162
163 164
42
Bộ nhớ trong (Internal memory)
Chức năng và đặc điểm
Chứa các thông tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp
Tốc độ rất nhanh
Dung lượng không lớn
Sử dụng bộ nhớ bán dẫn
Các loại bộ nhớ trong
Bộ nhớ chính
Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm nhanh)
165 166
Cac Phương Phap Truy Xuât
Tuân TựMoãi döõ lieäu khoâng coù moät ñòa chæ phaân bieät
Phaûi ñoïc taát caû muïc döõ lieäu tuaàn töï cho ñeán khi tìm thaáy muïc döï lieäu
Thôøi gian truy xuaát coù theå bieán ñoåi ñöôïc
Thời gian truy xuât phu thuôc vào vi tri dư liệu và vi tri hiện tai
VD. tape
Trưc tiếpĐia chi theo khối
Truy xuất băng cách nhay tới vung phụ cân cộng với tim kiếm tuân
tự.
Thơi gian truy xuất phụ thuộc vi trí truy xuất và vi trí hiện tại.
VD disk
167
Cac Phương Thưc Truy Xuât (tt)
Ngẫu NhiênMoãi oâ nhôù coù moät ñòa chæ vaät lí phaân bieät
Moãi oâ nhôù coù theå truy xuaát ngaãu nhieân vaø taát caû thôøi gian truy xuaát laø nhö
nhau
VD RAM
Kết HợpMoät söï bieán thieân cuûa boä nhôù truy xuaát ngaãu nhieân
Caùc muïc döõ lieäu truy xuaát treân cô sôû noäi dung hôn laø vò trí cuûa chuùng
Tìm kieám taát caû döõ lieäu theo cô cheá song song
Hieäu quaû nhanh khi kích thöôùc boä nhôù lôùn
Giaù thaønh cao gaáp 5-10 laàn so vôùi boä nhôù thoâng thöôøng
VD cache
168
Bô nhơ Phân Câp
Thanh ghi
Trong CPU
Internal hay Main memory
Bao gôm một hay nghiêu mức Cache
“RAM”
External memory
165 166
167 168
43
169
Đăc Điêm phân câp
Bao goàm caùc möùc boä nhôù phaân bieät
Moãi möùc bao goàm kích thöôùc, thôøi gian truy xuaát, giaù
thaønh
Möùc caøn cao khaû naêng löu tröõ caøn lôùn , thôøi gian truy
xuaát chaäm hôn vaø giaù thaønh thaáp hôn
How much? How Fast? How expensive?
Danh sách phân cấp?
Cơ chế trau đôi giữa các cấp
170
Pages
Lines
Words
Registers
Main memory
Cache
Virtual memory
(transferred explicitly
via load/store) (transferred automatically
upon cache miss) (transferred automatically
upon page fault)
171
Bộ nhớ Cache
Dung lượng nho và nhanh
Năm giưa bộ nhớ chính và CPU
Nên đặt trên CPU chip hoặc module
172
Cache/Main Memory Structure
169 170
171 172
44
173
Hoat Đông Cache
CPU yêu câu nội dung một vi trí bộ nhớ
Kiểm tra Cache cho dư liệu này
Nếu tôn tại thi lấy tư cache (nhanh)
Nếu không tôn tại thi đoc một khối tư bộ nhớ chính vào cache
Đoc tư cache tới CPU
Cache bao gôm nhưng the nhân diện một khối bộnhớ chính trong môi the
174
Thết Kế Cache
Kích thước cache→ cost, fast ?
Cơ chế ánh xạ (mapping)
Giai thuât thay thế
Chiến lược ghi
Kích thước khối cache
Số mức cache
175
Tô chưc Cache
176
Cơ Chế Ánh Xạ
Main Memory : Được chia vào n khối (block)
Cache: Được chia thành m khối (block frame)Với block size=block frame size và n >> mMôi khối được chia vào b words (w).
Cache bao gôm: (mxb) wordsBộ nhớ chính gôm: (n.b ) words
Cache được chia vào v set (tâp).Số way k =m/v (số khối trên một tâp)Co 4 tô chức cache:
Direct Mapping Cache
Fully Associative CacheSet Associative Cache
173 174
175 176
45
177
Direct Mapping
Moãi Block töông öùng vôùi moät ñòa chæ maø noù coù theå xuaát
hieän trong Cache
(Block address) MOD (Number of blocks in cache)
Đia chi gôm 3 phân
w bits nhân diện word trong block
s-r bits : chi đinh một khối nhớ chứa thông tin trên bộ nhớ chính
r bits: số bit mô ta đia chi cache chứa thông tin
Tag s-r Line hay Slot r Word w
8 14 2
178
Tô Chưc Direct Mapping Cache
Direct Mapping
Cache Line Table
179
Địa chỉ Cache Địa chỉ Main Memory
0 0, m, 2m, 3m…2s-m
1 1,m+1, 2m+1…2s-m+1
m-1 m-1, 2m-1,3m-1…2s-1
180
Câu Truc đia Chi Direct Mapping
Xét Ví dụ:Cache size: 64KbyteBlock size:4 byteMemory size: 16MbyteWord size: byte
24 bit address2 bit word identifier (4 byte block)22 bit block identifier
8 bit tag (=22-14)14 bit slot
Kiểm tra nội dung cache băng cách tim line và kiểm tra tag
177 178
179 180
46
181
Tô Chưc Fully Associative Cache
182
Tô Chưc Two Way Set Associative
Cache
183
Giai Thuât thay Thê (1)
Direct mapping
Không chon
Môi khối chi ánh xạ duy nhất tới 1 line
Thay thế
184
Giai Thuât thay Thê(2)
Associative & Set Associative
Hiện thưc băng phân cứng (Tốc độ)
Least Recently used (LRU)
Thay thế khối đa sử gân đây ít nhất
First in first out (FIFO)
Thay thế khối ơ trong cache lâu nhất
Least frequently used
Thay thế khối co tân xuất sử dụng nhiêu nhất
Random
181 182
183 184
47
185
Write through
Döõ lieäu ñöôïc ghi trong caû 2 :khoái trong cache vaø khoái
trong boä nhôù möùc thaáp hôn
Öu ñieåm
Deã hieän thöïc
Boä nhôù chính luoân coù moät baûn sao döõ lieäu
Nhöôïc:
Toác ñoä ghi chaäm
186
Write back
Döõ lieäu chæ ñöôïc ghi tôùi khoái trong cahce. Söï thay ñoåi
cuûa cache chæ ñöôïc ghi tôùi boä nhôù chính khi noù bò thay
theá
Öu ñieåm:
Quaù trình ghi moät khoái trong cache xaûy ra nhieàu laàn nhöng chæ
ghi moät laàn tôùi boä nhôù chính
Nhöôïc ñieåm:
Hieän thöïc phöùc taïp
Boä nhôù chính khoâng luoân nhaát quaùn vôùi cache
187
Ñoïc Cache
Read Through : Ñoïc moät khoái töø boä nhôù chính tôùi
CPU
No Read Through: Ñoïc moät khoái töø boä nhôù chính tôùi
cache vaø töø cache tôùi CPU !
188
Pentium 4 Cache
80386 – no on chip cache
80486 – 8k using 16 byte lines and four way set associative organization
Pentium (all versions) – two on chip L1 cachesData & instructions
Pentium III – L3 cache added off chip
Pentium 4L1 caches
8k bytes
64 byte lines
four way set associative
L2 cache
Feeding both L1 caches
256k
128 byte lines
8 way set associative
L3 cache on chip
185 186
187 188
48
189
Pentium 4 Block Diagram
190
Pentium 4 Core Processor
Fetch/Decode Unit
Fetches instructions from L2 cache
Decode into micro-ops
Store micro-ops in L1 cache
Out of order execution logic
Schedules micro-ops
Based on data dependence and resources
May speculatively execute
Execution units
Execute micro-ops
Data from L1 cache
Results in registers
Memory subsystem
L2 cache and systems bus
191
Pentium 4 Design Reasoning
Decodes instructions into RISC like micro-ops before L1 cache
Micro-ops fixed length
Superscalar pipelining and scheduling
Pentium instructions long & complex
Performance improved by separating decoding from scheduling & pipelining
(More later – ch14)
Data cache is write back
Can be configured to write through
L1 cache controlled by 2 bits in register
CD = cache disable
NW = not write through
2 instructions to invalidate (flush) cache and write back then invalidate
L2 and L3 8-way set-associative
Line size 128 bytes
Thông báo thay đôi hinh thức thi cuối kỳ
Không sử dụng tài liệu
192
189 190
191 192
49
193
Chương 7 Internal Memory
Các Dạng Bộ Nhớ Semiconductor
194
RAM
Truy xuất ngẫu nhiên
Read/Write
Linh động
Lưu trư tạm
Tinh và động
195
Memory Cell Operation
196
Dynamic RAM
Các Bits lưu trư khi tích điện trong tụ
Điện tích bi ro ri
Cân làm tươi ngay ca khi co nguôn
Cấu truc đơn gian
Mât độ cao
Giá thành re
Cân chu ki làm tươi
Châm
Bộ nhớ chính
193 194
195 196
50
197
Dynamic RAM Structure
198
DRAM Operation
Address line hoat động khi đoc/ghi bit.
Transistor switch closed
Write
Voltage to bit line
High for 1 low for 0
Signal address line
Truyên điện tích tới tụ.
Read
Chon Address line
Transistor on
Điện tích tư tụ rơi vào bit line tới bộ khuếch đại
So sánh xác đinh giá tri 1 hay 0
Điện tích phai được phục hôi.
199
Static RAM
Các bits được nạp như công tăc chuyển
Không cân làm tươi khi co nguôn
Cấu tạo phức tạp hơn
Mât độ thấp
Giá thành cao
Không cân chu ki làm tươi
Nhanh hơn
Bộ nhớ Cache
200
Stating RAM Structure
197 198
199 200
51
201
Static RAM Operation
Các transistor chéo nhau được săp xếp tạo ra các trạng thái logic
Trạng thái 1C1 high, C2 low
T1 T4 off, T2 T3 on
Trạng thái 0C2 high, C1 low
T2 T3 off, T1 T4 on
Address line điêu khiển 2 transistors T5 T6
Write – Giá tri áp tới B & phân bu tới B
Read – line B202
So sánh SRAM và DRAM
Không vưng bên
Cân năng lượng để duy tri dư liệu
Dynamic cell
Đơn gian, nho, dễ chế tạo
Mât độ cao
Giá thành thấp
Cân làm tươi
Đơn vi bộ nhớ lớn
Static
Nhanh
Cache
203
Read Only Memory (ROM)
Lưu trư vinh cửu
Vi chương trinh
Thư viện thu tục
Chương trinh hệ thống (BIOS)
Bang Function
204
Cac dang ROM
ROM
Được ghi trong khi san xuất
Rất đăt và nho
PROM
Dư liệu chi được ghi một lân
Cân một thiết bi đặc biệt để ghi
Erasable Programmable (EPROM)Đê xoa ta duøng tia cöïc tím.
Dư liệu co thể ghi, xoa nhiêu lân
201 202
203 204
52
Cac dang ROM
Electrically Erasable (EEPROM)
Dư liệu co thể ghi, xoa nhiêu lân
Xoa băng chương trinh phân mêm
VD: BIOS
Flash memory
Töông töï EPROM nhöng khi chip ñöôïc laäp trình , ta khoâng caàn
thaùo chip ra khoûi mainboard
205
Tô Chưc Bô Nhơ
RAS (Row Address Strobe):tín hiệu để xác đinh đia chi nhớ theo hàng
CAS (Column Address Strobe): tín hiệu để xác đinh đia chi nhớ theo cột
Address Bus: đương truyên tín hiệu RAS và CAS
Data Bus: đương truyên dư liệu giưa Memory Controler và chip nhớ
206
207
Tô Chưc Bô Nhơ
Một chip 16Mbit co thê được tô chức như 1M cua 16 bit words
Một chip 16Mbit co thê được tô chức như day 2048 x 2048 x 4bit
Giam số đương đia chi
Kết hợp đia chi hàng và đia chi cột
11 đương đia chi (211=2048)
208
Làm Tươi
Laøm maïnh laïi tín hieäu ñieän trong boä nhôù DRAM
Khoâng laøm töôi döõ lieäu seõ bò maát
Moãi oâ nhôù trong maûng saép xeáp cuûa boä nhôù phaûi ñöôïc
ñoïc ra roài ghi vaøo laïi
Ñöôïc xöû lí bôûi chipset bo maïch chính
205 206
207 208
53
209
16 Mb DRAM (4M x 4)
210
Đong goi
211
Tô Chưc256kByte Module
212
Tô Chưc 1MByte Module
209 210
211 212
54
213
Kiêm tra Lôi
Lôi Cứng
Nhân diện thương xuyên
Lôi mêm
Ngẫu nhiên
Không thương xuyên hong
Nhân diện lôi sử dụng Hamming error correcting code
214
Error Correcting Code
215
Công Nghệ RAM Mơi (1)
Fast Page Mode DRAM (FPM DRAM).
Do caùch choïn ñòa chæ haøng vaø coät maát nhieàu thôøi gian. Phaân trang cho pheùp truy
caäp taát caû döõ lieäu trong moät haøng nhanh hôn baèng caùch giöõ nguyeân ñòa chæ caùc
haøng vaø chæ thay ñoåi giaù trò coät, ngoaøi ra moät thay ñoåi quan troïng laø vieäc trieån khai
cheá ñoä truy caäp theo loaït ( brust mode), phöông phaùp naøy cho pheùp truy caäp 3 ñòa
chæ lieàn keà maø khoâng caàn theâm traïng thaùi chôø xaùc ñònh ñòa chæ ( giôùi haïn 4 laàn truy
caäp)
Caùch dieãn taû: x-y-y-y
Vôùi x:thôøi gian cho truy caäp ñaàu tieân
y:soá chu kì caàn thieát cho caùc truy caäp keá tieáp
Ví duï : DRAM 60ns trong caùc bus 66MHz caàn 75ns (15x5) töùc 5 chu kì cho laàn ñaàu
tieân , caùc laàn tieáp theo caàn 3 chu kì ( 45ns) , coù nghóa laø 5-3-3-3 do ñoù ñeå ñoïc ñöôïc
4 laàn boä nhôù caàn 14 chu kì ( thay vì 20 chu kì)
Boä nhôù söû duïng kyõ thuaät naøy goïi laø boä nhôù ñaùnh soá trang ( fast page mode)
216
Công Nghệ RAM Mơi (2)
Extended Data Out DRAM (EDO DRAM).
Cho pheùp choàng caùc laàn truy caäp lieân tieáp (Extended data Out), caùc trình
ñieàu khieån döõ lieäu ra treân chip khoâng bò taét khi maïch ñieàu khieån boä nhôù
xoùa ñòa chæ coât ñeå baét ñaàu chu kì tieáp theo. Ñieàu naøy cho pheùp chu kì tieáp
theo choàng leân chu kì tröôùc vaø tieát kieäm ñöôïc khoaûng 10ns cho moät chu kì
Maïch ñieàu khieån boä nhôù baét ñaàu moät leänh ñòa chæ coät môùi trong khi ñang
ñoïc döõ lieäu ôû ñòa chæ hieän thôøi
EDO cho pheùp Brust mode 5-2-2-2 do ñoù ñeå ñoïc ñöôïc 4 laàn boä nhôù caàn 11
chu kì ( thay vì 14 chu kì cuûa FPM DRAM)
213 214
215 216
55
217
Công Nghệ RAM Mơi (3)
Synchronous DRAM (SDRAM)
Chaïy ñoàng boä vôùi Bus boä nhôù vaø phaân phoái thoâng tin theo
loaït do ñoù noù loaïi boû haàu heát thôøi gian xaùc ñònh ñòa chæ do toác
ñoä SDRAM chaïy nhanh baèng toác ñoä bo maïch chính
Cheá ñoä SDRAM truy caäp laø 5-1-1-1, töùc coù theå ñoïc 4 laàn boä
nhôù trong 8 chu kì
Ngoaøi ra SDRAM coøn hoã trôï toác ñoä bus heä thoáng töø 100MHz
trôû leân
218
SDRAM
219
Công Nghệ RAM Mơi (4)
RAMBus RAM (RDRAM). Caùc heä thoáng boä nhôù EDO,FPM,SDRAM coøn ñöôïc goïi laø heä thoáng keânh roäng ( töùc
keânh boä nhôù roäng baèng bus döõ lieäu) , SDARM 100MHz coù ñoä roäng 64bit → coù theå
truyeàn 8x100=800MB/giaây
RDRAM coù keânh heïp 16bit nhöng toác ñoä lôùn hôn nhieàu, coù theå tôùi 800MHz →
dung löôïng truyeàn =2x800=1.6GB/giaây, thôøi gian xaùc đònh ñòa chæ giöõa caùc laàn
truyeàn ít hôn SDRAM do chuùng chaïy ñoàng boä chæ theo moät höôùng . Ñeå taêng toác doä
hôn nöõa coù theå taêng keânh truyeàn daãn ñeán dung löôïng boä nhôù ñöôïc truyeàn leân tôùi
3.2→6.4 GB/giaây
Moãi RDRAM hoaït ñoäng ñoäc laäp treân bus 16 bit , ôû beân trong moãi chip coù moät loõi
hoaït ñoäng treân bus 128 bit ñöôïc chia thaønh 8 khoái , moãi khoái 16 bit vôùi toác ñoä
100MHz . Nhö vaäy cöù 10ns giaây moãi chip coù theå truyeàn 16 bytes vaøo ra
RDRAM phaân chia tín hieäu ñieàu khieån vaø tín hieäu dö lieäu treân bus , döõ lieäu ñöôïc
truyeàn treân caû 2 caïnh leân vaø xuoáng cuûa tín hieäu ñoàng hoà →bus boänhôù chaïy vôùi toác
ñoä 400 MHz
220
Công Nghệ RAM Mơi (5)
DDR-SDRAM.( double data rate SDRAM)
Coù khaû naêng truyeàn 2 laàn trong moät chu kì , ôû caïnh leân vaø caïnh xuoáng cuûa
chu kì neân toác ñoä taêng gaáp ñoâi so vôùi SDRAM
VRAM (video Ram)
Duøng cho vieäc hieån thò thoâng tin nhanh
Phaùt minh bôûi Samsung
Duøng caùch saép xeáp dual data bus: moät bus döõ lieäu nhaäp, moät bus döõ
lieäu xuaát
Vieäc ñoïc döõ lieäu vaø ghi vaøo VRAM xaûy ra cuøng luùc -> caûi thieän toác ñoä
hôn nhieàu so vôùi DRAM
217 218
219 220
56
221 222
223 224
221 222
223 224
57
Chương 8
External MemoryMục tiêu
So sánh sự khác biệt giữastorage devices và storage
media
Mô tả các đặc trưng của hard disk bao gồm :capacity, platters, read/write heads, cylinders, sectors và tracks,
revolutions per minute, transfer rate, và access time
Tìm hiểu vê muc đich cua các thiêt bi lưu trư, ô đia cưng găn ngoài và thao rời, và bô điêu khiên đia
cưng
Mô tả một số dạng flash Memory
Mô tả cloud storageMô tả các đặc trưng của
optical discs
Phân biệt giưa cac loai khac nhau cua đia quang:
CD, đia lưu trư và CD Ảnh, DVD và đia Blu-ray
Xac đinh việc sư dung của tape, magnetic stripe cards, smart cards, microfilm, và
enterprise storage
226
Storage
Lưu dữ thông tin : dữ liệu, lệnh..cho việc sử dụng lâu dài.
Storage medium: là một vật liệu sử dụng giữ thông tin
227
Storage
228
225 226
227 228
58
Storage
• Capacity : là số byte mà “storage medium” có thể lưu giữ.
229
Storage
• storage device: là một phần cứng máy tính dùng ghi /đọc thông tin từ các “storage media”
230
Reading chuyển thông tin từ “storage medium” vào memory
Writing chuyển thông tin từ memory tới “ storage medium”
Storage
• Access time :
– Thời gian đặt “storage device“ tới vị trí dữ liệu trên “storage medium”
– Thời gian được yêu cầu để cung cấp thông tin từ memory tới processor
231
store
Mem
ory
Memory(RAM)
Các mục thông tin chờ thông dịch và thực thi bởi Processor
Sto
re
Hard Disk Chứa OS. Software, data….
Memory cardUSB flash
Hình ảnh, thông tin cần di chuyển..
Optical Disk Software, film, music
Tape Backup
Faster tranfer
rate
lower tranfer
rate
Hard Disks
• Hard disk: Chứa một hay nhiều đĩa tròn, bề mặt đĩa được tráng một lớp hạt từ tính để lưu trữ thông tin
232
229 230
231 232
59
Hard Disk
• Có thể lưu trữ thông tin theo chiều dọc hoặc thẳng đứng
233
Hard Disk
• Các đặc trưng của hard disk:
234
Capacity PlattersRead/Write
Heads
CylindersSectors và
TracksRevolutions per Minute
clusterTransfer
RateAccess Time
Hard Disks
• Format là quá trình chia đĩa vào các track và sector, qua đó OS (operating system) có thể lưu trữ thông tin
235
Read/Write dữ liệu
236
Bước 1: Bo mạch điều khiển sự di chuyển của bộ truyền động đầu từ
Bước 2: Mô tơ quay đĩa trong khi máy tính đang chạy
Bước 3: Khi phần mềm yêu cầu truy xuất đĩa, đầu read/write xác định vị trí hiện hành và vị trí mới của dữ liệu
Bước 4: Bộ truyền động đầu từ đưa đầu từ tới vị trí read/write trên đĩa
233 234
235 236
60
Hard Disks
• Các cần di chuyển đầu đọc/ghi tới vị trí thông tin
– Vị trí thông tin được tham khảo bởi cylinder chứa thông tin
237
Side của disk CylinderĐầu read/write mặt trên
Đầu read/write mặt dưới
Track
Hard Disks
• Lỗi khi đầu từ va chạm bề mặt đĩa
• Luôn giữ một bản sao lưu đĩa cứng.
238
Hard Disks
239
Step 1: Một con chip
được gọi là controller
nhận yêu cầu thông tin
từ Processor
Step 2a: đầu tiên
controller kiểm tra
thông tin disk cache
Step 2b: Nếu không tìm
thấy thông tin yêu cầu
trên disk cache, nó sẽ
đặt thông tin yêu cầu
trên bề mặt đĩa
Step 3: controller
truyền thông tin yêu
cầu tới processor
Hard Disks
• RAID (redundant array of independent disks) là một nhóm 2 hay nhiều hard disk.
• Network attached storage (NAS) : là một máy server kết nối mạng với mục đích cung cấp không gian lưu trữ
240
237 238
239 240
61
Hard Disks
external hard disk : Đĩa cứng nối với máy tính sử dụng cable hoặc wirelessly
removable hard disk: có thể bỏ vào và lấy ra từ drive
241
Hard Disks
• Disk controller: bao gồm một bo mạch điều khiển truyền thông tin từ disk và system bus , cũng như các thành phần khác của máy tính.
242
SATA EIDE
SCSI SAS
Flash Memory Storage
• Flash memory : Chứa các chip thuộc dạng ”solid state media” ,
• Solid state drives (SSDs) có nhiều thuận lợi so với hard disk:
243
access time nhanh
transfer rate nhanh
Ít ồn và năng lượng tiêu hao
Nhẹ
Flash Memory Storage
244
241 242
243 244
62
Flash Memory Storage
• memory card
245
CompactFlash(CF)
Secure Digital (SD)
Secure Digital High Capacity
(SDHC)microSD
microSDHCxD Picture
CardMemory Stick
Memory Stick Micro (M2)
Discovering Computers 2012: Chapter 7 246Pages 364 – 365
Figures 7-18 – 7-19
247 248
245 246
247 248
63
Flash Memory Storage
• USB flash drives : cấm vào USB port trên computer hoặc mobile device
249
Flash Memory Storage
• ExpressCard module là một dạng “removable” cấm vào các khe “ExpressCard slot”
• Được phát triển bởi PCMCIA
• Thường dùng trong notebook
250
Cloud Storage
• Cloud storage là một dịch vụ internet cung cấp giải pháp lưu trữ tới máy tính cho người dùng
251
Cloud Storage
252
249 250
251 252
64
Cloud Storage
• Lý do sử dụng Cloud Storage:
253
Truy xuất file từ bất kì máy tính nào.
Lưu trữ các file có dung lượng lớn tiện lợi.
Cho phép người dùng khác truy xuất file.
Xem dữ liệu và hình ảnh nhanh chóng mọi nơi
Lưu dự phòng
Cung cấp chức năng data center
Optical
• Là một đĩa tròn Polycarbonate đươc bao phu
vơi đô phan chiêu cao, thường dung
aluminum, sử dụng tia laser để đọc/ghi thông tin
• Thường lưu trữ software, data, digital photos, movies, và music
• Read only <> rewritable
254
255
Optical Discs
• Đĩa quang thường lưu các mục thông tin trong một track đơn được khắc từ tâm ra cạnh ngoài
• Track được chia vào các sector
256
253 254
255 256
65
Optical
CD-ROM : chỉ đọc
• Có thể được đọc từ CD-ROM drive hoặc CD-ROM player
CD-R Có thể ghi, nhưng không xóa
CD-RW có thể xóa
• Sử dụng bởi CD-RW drive
257
Optical
DVD-ROM chỉ đọc
• Yêu cầu DVD-ROM drive
Blu-ray Disc-ROM (BD-ROM) dung lượng~ 100 GB
DVD-RW, DVD+RW, và DVD+RAM có thể ghi
258
Một số dạng lưu trữ khác
259
Một số dạng lưu trữ khác
• Tape là một dạng lưu trữ từ có cấu trúc băng
• tape drive: đọc/ghi thông tin trên tape
260
257 258
259 260
66
Một số dạng lưu trữ khác
• Magnetic stripe cardChứa một dãi từ tính lưu trữ thông tin
• smart card lưu thông tin trên microprocessor được nhúng trong card
261
Một số dạng lưu trữ khác
• Microfilm và microfiche các hình ảnh hiển vi trên các cuộn film
262
Một số dạng lưu trữ khác
263
Một số dạng lưu trữ khác
• Enterprise storage: lưu trữ khối lượng lớn thông tin cho các doanh nghiệp lớn
264
261 262
263 264
67
Mục đích sử dụng
Home user
• 500 GB hard disk
• Cloud storage
• Optical disc drive
• Card reader/writer
• USB flash drive
Small Office/Home Office user
• 1 TB hard disk
• Cloud storage
• Optical disc drive
• External hard disk for backup
• USB flash drive
Mobile
• 250 GB hard disk
• Cloud storage
• Optical disc drive
• Card reader/writer
• Portable hard disk for backup
• USB flash drive
265
Mục đích sử dụng
266
Power User
• 2.5 TB hard disk
• Cloud storage
• Optical disc drive
• Portable hard disk for backup
• USB flash drive
Enterprise User (desktop computer)
• 1 TB hard disk
• Optical disc drive
• Smart card reader
• Tape drive
• USB flash drive
Enterprise User(server or mainframe)
• Network storage server
• 40 TB hard disk system
• Optical disc server
• Microfilm or microfiche
267
PHẦN III:CENTRAL PROCESSING UNIT
Computer Arithmetic
Tập lệnh: Đăc trưng và chức năng
Tập lệnh: Định dạng lệnh và phương pháp
địa chỉ hóa
Cấu trúc và chức năng CPU
RISC
Chương 10 :Computer Arithmetic
• ALU (Arithmetic and Logic Unit)
• Biểu diễn số
— Interger
— Floating
— Phép tóan
265 266
267 268
68
ALU Cộng và trừ
• Thực hiện công nhị phân từng cặp
• Lọai bỏ bít tràn
• Sử dụng số bù 2 cho phép trừ
—Ta có: a - b =a+(-b)
• Do đó chúng ta chỉ cần mạch cộng và mạch bù 2.
Nhân: Xét Ví Dụ
1011 Số bị nhân (11 dec)
x Số nhân (13 dec)
1011
0000
1011
1011
10001111 Kết quả (143 dec)
Lưu ý: Cần gấp đôi chiều dài bít để lưu kết quả
1 1 10
Nhân số Nhị Phân Không Dấu
269 270
271 272
69
HỌAT ĐỘNG CỦA VÍ DỤ (11)x(13): 4 bit
Booth’s Algorithm VD 4 bit (+7)x(+3) Booth’s Algorithm
273 274
275 276
70
001111
Chia số nhị phân không dấu
1011
00001101
10010011
1011
0011101011
1011
100
Quotient
Thöông soá
Dividend
Soá bò chia
Remainder
Soá dö
Partial
Remainders
Divisor
Soá chia
Chia không dấu
CHIA CÓ DẤU
START
M Divisor
QDividend
Countn
A0 Neáu Q>0
A1 Neáu Q<0
Shift left
A,Q
M,A
cuøng daáu
A A-MA A+M
A khoâng ñoåi daáu
hay A=0
Q0 1Q0 0
Restore A
Count=Count-1
Count=0 END
YES
YES
YESNO
NO
NO
(-7)/3
A Q M
1001 0011
1111 0010 0011
1110 0100 0011
0001
1110 0100 0011
1100 1000 0011
1111
1111 1001 0011
1111 0010 0011
0010
1111 0010 0011
<0
1111
0010
1111 0010 0011
Traùi daáu
Ñoåi daáu
277 278
279 280
71
(7)/-3
A Q M
0111 1101
0000 1110 1101
0001 1100 1101
1110
0001 1100 1101
0011 1000 1101
0000
0000 1001 1101
0001 0010 1101
1110
0001 0010 1101
>0
0000
1101
0000 1110 1101
Traùi daáu
Ñoåi daáu
Số Thực
• Các số có phần phân
• Có thể được biễu diễn trong nhị phân:
—1001.1010 = 24 + 20 +2-1 + 2-3 =9.625
• Vị trí dấu chấm ở đâu?
• Cố định?
—Rất giới hạn.
• Di động?
—Làm thế nào để chỉ ra nó ở đâu?
Floating Point
• +/- .significand x 2exponent
• Cố định giữa bit dấu và phần thân của phần định trị
• Phần mũ (Exponent) chỉ ra vị trí dấu chấm
Floating Point Examples
281 282
283 284
72
IEEE 754
• Chuẩn lưu trữ số thực
• 32 và 64 bit
• 8 và 11 bit Mũ
• Định dạng mở rộng(Định trị và Mũ) cho kết quả trung gian
IEEE 754 Formats
FP Arithmetic +/-
• Kiểm tra số zeros
• Sắp xếp phần định trị (điều chỉnh số mũ)
• Cộng và trừ các phần định trị
• Điều chỉnh lại kết quả
FP Arithmetic x/
• Kiểm tra số zeros
• Cộng trừ phần mũ
• Nhân/chia phần trị (Nhìn dấu)
• Chỉnh lại
• Làm tròn
• Tất cả kết quả tạm lưu vào số nhị phân có chiều dài gấp đôi
285 286
287 288
73
Caùc cheá ñoä cuûa boä xöû lí
Coù 3 cheá ñoä vaän haønh khaùc nhau laø:
- Cheá ñoä thöïc ( phaàn meàm 16 bit)
- Cheá ñoä baûo veä (phaàn meàm 32 bit)
- Cheá ñoä thöïc aûo ( chöông trình 16 bit
trong moâi tröôøng 32 bit)
KYÕ THUAÄT ÑÖÔØNG OÁNG
Ack
S1
Input
Ready
Ack
S2Ready
Ack
Sk
Output
Ready
Ack
Ready
Moâ hình baát ñoàng boä
Moâ hình ñoàng boä
S1L
atc
h S2
Latc
h S2
Latc
h
La
tch
La
tch
Input
Output
Clock
Thieát Keá OÁng Leänh
F-Fetch- Laáy leänh töø Cache, coù theå toán 1 clock/leänh
D-Decode- Giaûi maõ, xaùc ñònh loïai loïai leänh, loïai taøi
nguyeân caàn duøng cho leänh (register, bus, function unit)
I-ISSUE- Phaùt leänh, taäp chung taøi nguyeân, ñoïc toùan
haïng, coù theå xöû lí reõ nhaùnh
E-EXECUTE- Leänh ñi vaøo caùc khoái chöùc naêng vaø thöïc
thi, coù theå coù nhieàu taàng E lieân tieáp nhau
W-WRITE BACK- Ghi keát quaû
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
R1Mem(y) F D I E E W
R2Mem(z) F D I E E W
R3R(1)+R(2) F D I E E W
Mem(X)R3 F D I E E W
289 290
291 292